2#铸机改品种钢铸机的探讨

2#铸机改品种钢铸机的探讨

郭春光

（阳春新钢铁有限责任公司529600)

摘要：本文介绍了阳春新钢铁2#连铸机从生产普碳钢如改造成为生产品种钢，连铸机生产组织上的变化，连铸机弧度变化及可能引发的设备改造问题，并提出了解决方案。

关键词：品种钢、连铸机改造

Abstract: This paper introduces the change of continuous casting steel from the production of general carbon steel to the production of steel, the production organization of continuous casting machine and the possible equipment transformation problems, and puts forward the solutions.

Keywords: variety steel, continuous casting machine transformation

前言;随着国家经济的发展，基础建设达到一定高度必定会下行，建设性用钢需求会逐步降低。机械加工用钢市场将伴随着国家经济的发展，需求量上升，我厂2#铸机原为利旧设备建造的建筑材专用铸机，面临着改造升级为以品种钢铸机，其设备装备水平要以符合改造后的品种钢工艺要求服务。本文将对阳春新钢铁2#铸机如改造为品种钢铸机的可行性做一些探讨：

一、主要装备参数及工艺流程：

  阳春新钢铁2#铸机建于2010年，铸坯断面为150*150mm; 2017年通过断面与高效化改进，铸坯断面改成155*155mm；通过持续技术改进，铸机的设备装备水平与工艺能力得到提升。

铸机主要性能参数

  生产螺纹钢的生产工艺流程为：

   转炉---CAS---连铸

  生产品种钢的生产工艺流程为：

   转炉---CAS---LF---连铸

二、国内线棒材品种钢普遍采用的生产工艺 

  国内线棒材低碳系统主要以生产冷礅钢、PC钢棒、倒链钢、合金焊线、耐候钢为主；中高碳钢以号钢、轴承钢、帘线钢、预应力钢丝为主。

  生产品种钢要对铁水进行脱硫或脱磷的处理，铁水预处理一般采用：喷吹、添加脱硫或脱磷的材料、扒渣或找捞渣处理。

  精炼工艺按生产品种钢的品质要求可分为:低端品种钢采用渣冼+LF；中高端的品种钢采用LF+VD；尖端品种钢采用LF+RH，品种钢又可根据其特性钢种需求，灵活混用其以上精炼方式。

  连铸生产主要采用全程浇注技术、根据钢种特性选用保护渣、电磁搅拌、二冷气雾冷却为主，部分采用全水冷、轻压下或重压下技术；

  轧钢生产主要采用步进式加热炉、可实现低温轧制技术、高压水除磷、无扭轧轧制，控轧控冷技术。

三、2#铸机设备改造方向性探讨

  阳春新钢铁2#铸机其主体设备：直臂式大包回转台、全悬挂中间包车、T型中包、二层浇钢平台的搭建、刚性引锭杆、四辊拉矫机等均为仿罗可普铸机设置；其一冷采用了1m长的刻槽式铜管［1］、无结晶器电磁搅拌；振动方式是正弦振动，采用了半板簧式电动缸振动；二冷系统分五区，喷水方式为高压全水冷；R8m弧的连铸机在生产高拉速螺纹钢时的最高拉速可达到4.8m/min。

  3.1连铸机弧度增高将面临的问题

  2#铸机位于BC、AB跨纵向布置，AB跨宽36m，BC跨宽30m；BC跨吊车轨面高度25m,实测吊车极限起升高度19.5m，正常起升高度17.5m。2#连铸机改造成品种钢铸机，首先要提升铸机弧度，以便有更长的二次冷却段用于适应钢种的需求。国内现在最高的圆坯铸机的弧度R已达到18.5m,一般的品种钢铸机弧度基本都在10m左右。

                      图1

3.1.1我厂2#连铸机与1#连铸机平列在同一跨内，如果改为与1#连铸机同样的R9m弧连铸机，从上面增加梁柱强度，吊车起吊高度不会产生影响；如改为R10m弧连铸机，则原来13.6m平台（见图1）将增加为15.6m，T型中间包加上吊具的高度已接近过了的吊运极限吊运高度，且中间包车整体离线检修时的起吊将超过吊车的极限起吊高度；

                               图2

3.1.2如果向上增加1m的高度，向下挖下1m，将铸机弧度建成R10m弧连铸机；现连铸机底层二冷室标高为-2m,进漩流池渣道标高为-4.1m,冷床底面标高为-3m(见图2）;则必须将整体混凝土面下降1m，为不影响混全了氧化铁皮渣水流进入渣道的速度，从二冷室进入渣道要保持6%以上的倾斜角度，入口渣道也下降1m，则会将渣道与现有漩流池进水标高拉平，造成氧化铁皮在渣道中沉积，排水不畅，影响后续生产组织。解决此问题的方法就是在渣道平缓处挖一个沉井池，安排抓斗吊车每天抓渣，此方法土建与运行成本将增加不少。

3.2大包加转台改型或增高面临的问题

                              图3

3.2.1品种钢生产中含铝冷礅钢或钢帘线等此类对钢中氧含量要求高的钢种，国内一般采用蝶形大包回转台来实现大包钢水进入中包的全过程保护浇铸。我厂现有的直臂形大包回转台，总重70.967吨，回转半径为4.5m（图3）;据专家介绍：蝶形回转台因梢轴与升降臂的安装及安装升降油缸所需要的距离，最短的蝶形回转台其回转半径就需要4.8m,其连铸机外弧基准线需向浇铸方向外移0.3m。应用蝶形大包回转台其载荷增加了近70吨，回转台基座的支撑强度需要做复核，可能需要加固。主机液压站需要做加泵增量供压，可以考虑利用现有主机液压站单独给蝶形回转台与中包烘烤器、滑动水口液压站供压，再新建一个液压站给拉矫或轻压下或重压下设备供压。蝶形回转台新做可以在设备设计建造时，提升其设备底座高度，达到增高1m的标高要求。上油缸小车平台可按标高要求重新设计制新，长水口机械手装置可以利旧，其安装平台需要增高1m。

3.2.2品种钢生产中对于钢中氧含量不敏感的钢种，完全可以利用现有的直臂形大包回转台，基础标高相差1m可以通过大包回转台基座加整体钢垫，加长定制回转台底座地脚螺栓的方式来实现。且现有滑动水口液压站均可实现利旧，减少设备投资，但其上油缸小车平台仍需按标高要求重新设计制新。长水口机械手装置可以利旧，其安装平台需要增高1m。

3.3中间包车型式与中间包扩容的联系及选择

生产品种钢要求有较大容量的中间包，一般来说，中间包的容量是大包钢水容量的20%-40%。对于我厂120吨大包的容量，近40%的大包就是需要48吨容量的中间包。我厂原设计中间包的满包容量为32吨，36吨溢流［2］。

                            图4

全悬挂中间包车的提升是依靠安装在车体直臂上的大油缸伸缩来实现的，最大起升重量为70吨，中间包包壳重13.086吨、打结层重约8吨，干式料约3.8吨，五流次塞棒机构与塞棒、上水口按4.5吨计算，中间包扩容最大只能达到40.6吨。从全悬挂中间包的车的结构不难看出，其横梁在长周期承受满包钢水的情况下，易发生变形；而半门式中间包车的支撑结构能有效的防止横梁变形的情况。半门式中间包车的低轨安装在平台上，高轨在支撑梁处，其缺点就是其中间包升降油缸必须设计在其横梁处，因安装位置狭小，所以升降油缸只能选择小型号的油缸；从国内各厂的使用反馈，半门式中间包车的液压升降后，必须用垫片垫住中间包才能防止其泄压下降；且其横移位置因升降油缸占了相当大的位置，横移油缸的选择也只能偏小偏细，影响大容量中间包的水口对中时间。

如果全悬挂中间包车在浇铸位采用设置在地面基础的油缸来做中间包车底梁的支撑点，在浇铸位对中后升起地面支撑油缸，就能有效的防止全悬挂中间包车横梁的变形。如果还必须达到48吨的中间包容量，则只需要更换位于全悬挂中间包车车顶的大油缸就能达到目标。

3.4、结晶器、电磁搅拌及振动方式的选择

五机五流配120吨转炉生产品种钢，炉机匹配很重要。结晶器选择1m长刻槽形铜管配合高压软水的组合形式，结晶器外置式电磁搅拌方便检修与日常维护。振动机构与1#机现有振动装置相同，利旧现有电动缸控制系统，方便备件通用及储备备件量的减少，减少备件资金的占用。

3.5二冷系统的改造

3.5.1、2#连铸机导向段原改造后的参数如下：

                             表1

考虑品种钢对铸坯的支撑需求，建议每流做导向段做五点支承导向，内弧限位辊做2个，南北弧限位辊做1组，外弧辊冷却采用现有内通水冷却，采用滚动轴承加智能干油润滑。

3.5.2、2#连铸机原改造后的二冷分区如下：

                            表2

生产低碳品种钢以全水进行二冷室布置，适当减小喷嘴的喷射口径来实现喷水的均匀性与相对弱中冷冷却［3］，应该能达到钢种的水冷要求；当生产中高碳品种钢时，就需考虑将三、四、五区的喷嘴改为气雾冷却来实现弱中冷状态，以适应钢种特性的冷却要求。

3.6、拉矫、轻压下、重压下的选择

拉矫机能实现铸坯的矫直，提供拉坯动力，简单的以拉矫机改型来实现品种钢的稳定生产，不是改造的目标。

3.6.1我们需要生产高质量的品种钢，就需要相对应的装备能力，现国内已采用成熟的轻压下技术及现在刚起步的重压下技术是相对好的选择。轻压下与重压下都是着力于以液压缸驱动压辊将铸坯带液芯压下，使铸坯内部芯状的选分结晶的钢液再度与前端未凝固钢液相融合，减少中心偏析与中心疏松与；轻压下与重压下只是压下量的程度不同；轻压下与重压下设备庞大，基本建在R10m弧的铸机上，普瑞特的轻压下一般设计成7-9架次，重压下一般设计在5架次；每架次设备重量均在1-2吨之间，一般需要5-6m的距离来密排布置；且流间距要求相对宽，一般流间距要求在1400mm及以上，唯有中冶连铸在水城钢铁实现了流间距1200的重压下布置。轻压下与重压下都可实现下辊驱动，第一架次也可设计成上下辊驱动。

3.6.2、解析轻压下与重压下的原理是一致的，我厂流间距1250mm，如建设成R9m弧品种钢连铸机，且因为输送辊道二段只有9300mm，不能满足R9m弧柔性引锭杆存放的距离；故只能延用现有的刚性引锭杆，所以只能在弧线上设置轻压下或重压下设备；因弧线位置有限，不可能摆下三架次以上的压下机架（见图5）。但这给我们工艺配水制度与钢种的液芯长度控制提出了相当严苛的要求：要让轻压下或重压下发挥出设备能力，就需要工艺配水能将所生产的，需要压下钢种液芯长度均控制在理想的范围内，正好处于压下机架的位置，相差不能超过1m。如建成R10m弧品种钢连铸机，能让二冷室的布置不过于紧凑，能多布一个压下机架。

                  图5

3.6.3、轻压下与重压下的应用最终都将使铸坯从正方形变为长方形，这对轧钢轧制是不利的。例如：重压下160mm方坯，压下量15mm，从连铸生产出来的铸坯内外弧尺寸达到166-168mm，南北弧的尺寸将缩小到145-148mm（图6）;轧钢应对此长方形的铸坯采取的方法是初轧辊缝调到170mm宽，通过步进式加热炉的调整，使宽度166-168mm的铸坯面垂直于输送辊道面，宽度145-148mm的铸坯面紧贴输送辊道面，与初轧辊缝170mm相匹配。

                             图6

重压下的效果比轻压下的低倍效果要更明显，检修均只适合整体吊出离线检修。

3.7、钢结构平台及引锭杆存放平台的改造

  3.7.1我厂现有浇钢平台为标高3.68m二冷室平台、标高8m平台、标高13.6m平台走廊；我厂改建R9m弧连铸机或改建R10m弧连铸机，其标高8m平台不能发生改变；标高3.68m二冷室平台，配水阀门室平台面要保持不动，根据铸机弧度变化，将二冷室平台中心区域拆分为二个连接二冷室内小平台走廊，与二冷室水条分区相匹配；标高13.6m平台拆除重建，其全悬挂中间包车高低轨支承梁柱，按设计承重拆除重建。

  3.7.2因为连铸机弧度增大，其刚性引锭杆存放平台必须拆除后移。如铸机弧度改为R9m，则引锭杆存放平台将向浇铸方向后移2m,从原连铸机半径垂线到夹送辊安装中心线的距离是10.411m；为方便夹送辊及火切机的检修，可设计将引锭杆存放平台的立柱移到原连铸机半径垂线距15.399处，将夹送辊与火切机置于原铸机标高8，776平台的延长平台下，在其下方安装5t葫芦吊进行检修作业，其引锭杆一层二层三层平台板的搭建到距铸机半径垂线10.411m处。

  如建设R10m品种钢连铸机，则需要从现有铸机半径垂线后移4m的位置引锭杆存放平台，其引锭杆一层平台的支承辊就与现有夹送辊位置前端相接触，其夹送辊油缸与存放架平台一层高度相冲突，必须拆除夹送辊；从铸机原半径垂线到火切机前端立柱的距离为12.018m,火切机将有近1.4m的长度位置，处于存放架平台之下，这必将导致火切机的位置也必须后移至少3m，零米平台下的冲渣道也必须进行修改，且输送辊道一段也必须减少3m的输送距离。显然这样的改造设计是不合适的。

四、结论

   通过原铸机图纸核算，结合将2#连铸机改造成为品种钢连铸机的设想，我们可以得出如下结论：

1、在原2#铸机基础上向上增加1m的弧度，改造成为R9m弧的铸机是完全可行的，且可以增加结晶器外置式电磁搅拌、三组重压下，以提高品种钢的质量；针对不同的品种钢生产，可以有选择性的选用碟形大包回台，使用小装置提升全悬挂中间包车的最大载重量，以利于中间包的扩容。

2、在原2#铸机的基础上改造成R10m的连铸机，其改造方案是不成熟的，如必须改为R10m弧连铸机，最好的方案是全部拆除重建。

作者简介：郭春光、男、1973年生，毕业于东北大学冶金工程专业，机械自动化工程师、连铸工高级技师，从事于连铸生产技术管理工作，

参考文献

［1］郭春光、彭灿锋、梅花型结晶器铜管设计，冶金设备、2018年第四期

［2］潘统领、白剑、温荣林、《方圆坯铸机生产实践》第十届中国钢铁年会2017-11-27

［3］吴国文,蒋勍.兴澄特钢方坯连铸机改造工艺分析[J].江苏冶金, 2009.DOI:JournalArticle/5af2e681c095d718d8ffead4.